PDF《分子生物学》

分子生物学

第七章 基因的表达与调控(上) ――原核基因表达调控模式

第二节 乳糖操纵子与负控诱导系统 夏玉琼 12/14/2017 操纵子学说 关于原核生物基因结构及其表达调控的学 说 法国巴斯德研究所著名科学家Jacob和Monod在1961年首先提出 10年内经许多科学家的补充和修正

2 目录 乳糖操纵子的结构 负控诱导系统的实验证据 操纵子模型的主要内容 操纵子模型的其它问题

3 大肠杆菌乳糖操纵子的结构

4 启动子P 控制子O Z Y A 结构基因 阻遏子 I β-半乳糖苷酶 β-半乳糖苷透过酶 β-半乳糖苷 乙酰基转移酶 将乳糖水解成 半乳糖和葡萄糖 使乳糖进入 细胞内 使乳糖形成 乙酰半乳糖 必需 操纵区 operator 启动区 promoter 转录方向和范围 调节基因 半乳糖苷酶的作用

5 乳糖 半乳糖苷酶 半乳糖 葡萄糖 目录 乳糖操纵子的结构 负控诱导系统的实验证据 操纵子模型的主要内容 操纵子模型的其它问题

6 lac体系受调控的证据 不含乳糖及β-半乳糖苷的培养基 lac+基因型大肠杆菌细胞内,β-半乳糖苷酶和透 过酶的浓度低,1-2个分子/细胞 无葡萄糖的培养基中,加入乳糖 酶,105 个分子/细胞

7 酶的诱导――lac体系受调控的证据

8 mRNA或 酶的量 在无葡萄糖培养基 中加入乳糖 去掉乳糖 时间/min 透过酶 β-半乳糖苷酶 lac mRNA 32P标记的mRNA 与模板DNA杂交 来检测

1 min 蛋白质半衰期长 而较为稳定 乳糖诱导生成酶的实验设计 用含硫的乳糖类似物代替乳糖进行实验 安慰性诱导物,不是半乳糖苷酶的底物,但能诱导酶合成

9 乳糖 IPTG 异丙基巯基半乳糖苷 TMG 巯甲基半乳糖苷 显色底物ONPG O-硝基半乳糖苷 IPTG能模拟乳糖的作用

10 IPTG存在,阻遏蛋白不结合乳糖操纵子,诱导酶合成 IPTG不存在,阻遏蛋白结合乳糖操纵子 35%,酶不合成 乳糖诱导生成酶的实验设计 证实诱导物的作用是诱导新酶合成,不是已存 在的酶前体转化成有活性的酶 同位素示踪实验 大肠杆菌放在35S标记的氨基酸但没有任何半乳糖 苷诱导物的培养基中繁殖几代,保证已有的酶都是 放射性的 这些细菌转移到无放射性的,有半乳糖苷诱导物 的培养基中,新合成的酶都无放射性 分离纯化β-半乳糖苷酶,无放射性,证明是新合成 的11 目录 乳糖操纵子的结构 负控诱导系统的实验证据 操纵子模型的主要内容 操纵子模型的其它问题

12 操纵子模型的主要内容 Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分 子编码 该mRNA的启动区P位于I和O之间,不能单独起始 酶的表达 操纵区O是DNA上的一小段序列(26bp),是阻 遏物的结合位点 阻遏物与操纵区结合,lac mRNA的转录起始被抑制 诱导物通过与阻遏物结合,改变其三维构象,使之 不能与操纵区结合,从而激发lac mRNA的合成

13 多顺反子和单顺反子 多顺反子:见于原核生物,意指一个mRNA 分子编码多个多肽链.

这些多肽链对应的DNA 片断则位于同一转录单位内,享用同一对起点 和终点 单顺反子(monocistron):真核基因转录产 物为单顺反子,即一条mRNA模板只含有一个 翻译起始点和一个终止点,因而一个基因编码 一条多肽链或RNA链,每个基因转录有各自的 调节元件

14 http://baike.baidu.com/view/968556.htm;

http://baike.baidu.com/view/319397.htm 多顺反子和单顺反子

15 http://zh.wikipedia.org/wiki/File:Cistron.PNG 乳糖操纵子模型示意图一